Первые железные дороги. 9 страница

J iw=7<?%; LH=Z00n Рис. 3.22. Примеры сопряжения элементов продольного профиля

Наименьшая длина элемента профиля согласно СТН Ц-01-95 принима­ется равной длине рельса — 25 м.

Рекомендуемые нормы сопряжения смежных уклонов применяют при проектировании профиля в углублениях ("ямах"), ограниченных хотя бы одним тормозным спуском (см. рис. 3.21,а), на уступах, расположенных на тормозных спусках (рис. 3.21,в) и на возвышениях ("горбах"), располо­женных у подошвы тормозного спуска (рис. 3.21,г). Допускаемые нормы можно применять при сопряжении уклонов на "горбах", расположенных на расстоянии не менее удвоенной полезной длины приемо-отправочных путей (расчетной длины поезда) от подошвы тормозного спуска, а также в "ямах" и на уступах, проходимых поездом без торможения, если использо­вание этих норм позволяет уменьшить объемы строительных работ.

Рассмотрим примеры сопряжения элементов продольного профиля на железных дорогах И категории при полезной длине приемо-отправочных путей 1050 м. Со­гласно СТН Ц-01-95 (см. табл. 3.6) наибольшая алгебраическая разность уклонов смежных элементов профиля Л/„, %о: рекомендуемая - 5, допускаемая - 10. При этой разности уклонов наименьшая длина элементов профиля /_н, м: рекомендуемая — 250, допускаемая — 200.

При сопряжении элементов профиля в "яме", где возможно торможение поез­дов (к таким "ямам" обычно относят углубления профиля, ограниченные хотя бы одним спуском круче предельно безвредного и высотой более 10—15 м - рис. 3.22,а-д), следует использовать рекомендуемые нормы. При алгебраической раз­ности уклонов элементов профиля, образующих яму, Д( = - i₂ = -12 - 12 = -24 %о и нормируемой алгебраической разности уклонов смежных элементов л/„ = 5 %о наименьшее число элементов переходной крутизны составит

В варианте сопряжения элементов профиля на рис. 3.22,а длина элементов профиля с уклонами -7 %с и 7 %о принята равной /_н, поскольку алгебраическая разность уклонов по концам этих элементов равна нормируемой Д/„ = 5 %с. У эле­ментов с уклонами —2 %о и 2 %о алгебраические разности уклонов по обоим кон­цам элемента различны: Д/, = 5 %о, Дi₂ = 4 %с. Поэтому длина этих элементов оп­ределена по формуле (3.39):

5 + 4

/ = 250-------- = 225 м.

2-5

В варианте сопряжения уклонов на рис. 3.22,6 аналогично определена длина элементов с уклонами -7 %о и —3 %о, а в варианте на рис. 3.22,в — длина элемента с уклоном —8%о.

Сопряжение уклонов /', и /₂ возможно и с большим чем четыре числом элемен­тов переходной крутизны, включая разделительную площадку (см. рис. 3.22,г,д). В этих примерах при одинаковой алгебраической разности уклонов по обоим концам каждого элемента длины всех элементов определены по формуле (3.38).

При сопряжении элементов профиля на "горбе", отстоящем от подошвы тор­мозного спуска на расстоянии не менее удвоенной полезной длины приемо- отправочных путей (рис. 3.22,е-к), могут быть использованы допускаемые нормы проектирования. В данном случае должно быть не менее двух элементов переход­ной крутизны (см. рис. 3.22,е-и). Как и при сопряжении элементов профиля в яме, в данном случае можно принять число элементов переходной крутизны больше минимально потребного (см. рис. 3.22,к). Длины элементов рассчитаны аналогично предыдущему случаю.

Из всех рассмотренных проектных решений, а также возможных других, удовлетворяющих нормам проектирования, должно быть принято то, кото­рое в наибольшей степени приближает проектную линию к поверхности земли и обеспечивает наименьший объем строительных работ. В отдельных случаях может быть целесообразным, соблюдая условие Д/,, Д/₂ < Д/„, при­нять длину отдельных элементов переходной крутизны большую, чем оп­ределяемая формулами (3.38) или (3.39). Это равносильно увеличению ра­диуса R сопрягающей кривой по сравнению с нормируемым, что может привести к некоторому уменьшению продольных сил и ускорений, действующих на поезд. Снижение продольных сил в поездах целесообразно не только для обеспечения прочности и устойчивости подвижного состава, но желательно и по условиям предотвращения расстройства пути на участках, где в движущихся поездах возникают большие продольные силы.

При прохождении поездом одновременно вогнутых и выпуклых перело­мов профиля (как на участках в или г на рис. 3.21) в составе могут возни­кать знакопеременные продольные усилия ударного характера, наиболее неблагоприятно воздействующие на пассажиров, грузы и подвижной со­став. Чтобы этого избежать, следует длину элементов профиля между пере­ломами разного знака (вогнутый и выпуклый) принимать не менее полез­ной длины приемо-отправочных путей (расчетной длины поезда). Однако рельеф местности, как правило, не позволяет проектировать такой про­филь на значительном протяжении. Поэтому целесообразно обеспечить такое очертание продольного профиля, при котором под поездом будет хотя бы не более одного перехода от вогнутого перелома профиля к вы­пуклому и наоборот. Для этого необходимо соблюдение следующего усло­вия: сумма длин элементов профиля в границах двух переломов одного знака, между которыми располагаются один или более переломов другого знака, должна быть не менее полезной длины приемо-отправочных путей /_п0.

На рис. 3.23 применительно к железной дороге II категории при /_по = 1050 м приведены примеры продольного профиля, удовлетворяющего указанному условию (на рис. 3.23,а — рекомендуемые нормы, на рис. 3.23,6 — допускаемые нормы).

Пересечение железных дорог с другими путями сообщения. Безопасность движения в наибольшей мере обеспечивается устройством пересечений в разных уровнях. Согласно Строительно-техническим нормам СТН Ц-01-95 такое устройство обязательно при пересечении новых железнодорожных линий и подъездных путей с другими железнодорожными линиями и подъ­ездными путями, трамвайными, троллейбусными линиями, магистральны­ми улицами общегородского значения и скоростными городскими автомо­бильными дорогами, а также с автомобильными дорогами I—III категорий.

При устройстве путепроводов необходимо обеспечить минимальную разность отметок проектной линии новой и существующей дорог. Чем выше значение пересекаемого пути, тем более вероятно расположение но­вой линии над существующей, что позволяет не нарушать движения при строительстве. Однако если существующая дорога в месте пересечения уложена на высокой насыпи, а новую линию можно запроектировать на более низких проектных отметках или если новая линия проходит место пересечения достаточно глубокой выемкой, а существующая дорога — на­сыпью или нулевыми отметками, то более целесообразно располагать но­вую линию под существующей.

Рис. 3.23. Примеры сопряжения элементов продольного профиля: а — уступ; б - "горб"

Если проектируемая линия проходит над существующей железной доро­гой (рис. 3.24,а), то минимальная отметка бровки земляного полотна про­ектируемой линии

Н_тш = Н„ + h + c- d,

где #гр — отметка головки рельса существующей железной дороги, м; h - габарит­ное возвышение пролетного строения путепровода над головкой рельса сущест­вующей дороги, м; с — строительная высота пролетного строения (расстояние от низа конструкции до подошвы рельса), м; d— расстояние от подошвы рельса до бровки земляного полотна проектируемого пути, м.

Рис. 3.24. Схемы путепроводного пересечения существующей и проектируемой же­лезных дорог: а — проектируемая линия над существующей, о — то же под существующей

Если проектируемая линия проходит под существующей дорогой (рис. 3.24,6), то ограничивается максимальная отметка бровки земляного полот­на проектируемого пути:

Дтх = #гр ~ V ^_ С -h - И_рп - d,

где Аре, й_р„ — высота рельса соответственно существующего и проектируемого пу­тей, м.

Аналогично выполняется расчет при пересечении проектируемой же­лезной дорогой автомобильной дороги или троллейбусной линии. В этом случае расчет ведется от отметки проезжей части пересекаемой дороги.

Габаритное возвышение низа конструкции путепровода над головкой рельса или проезжей частью автомобильной дороги h зависит от характера пересекающихся дорог. Например, согласно ГОСТ 9238—83 при пересече­нии железных дорог в зависимости от расположения путепровода на стан­ции или перегоне и от конструкции контактной сети h = 6,25-^6,9 м. При пересечении путей, электрификация которых не предусматривается, габа­ритное возвышение уменьшают до 5,55 м. Для обеспечения возможности подъемки железнодорожного пути согласно Строительно-техническим нормам СТН Ц-01-95 габаритные возвышения, предусмотренные ГОСТ 9238—83, следует увеличивать на 20—30 см.

При проектировании путепроводов через автомобильные дороги и го­родские улицы габаритные возвышения принимают в соответствии с СНиП 2.05.03-84*^[10] "Мосты и трубы". При этом учитывают возможность повышения уровня автопроезда после ремонта проезжей части дороги на толщину нового (дополнительного) слоя дорожного покрытия.

В плане целесообразно проектировать пересечение под прямым углом, что сокращает длину путепровода и упрощает его конструкцию. Если это сложно осуществить, то выполняют пересечение под углом 60° или 45°, предусмотренным типовыми проектами путепроводов.

Пересечение железных дорог с грунтовыми дорогами местного значе­ния, а также автомобильными дорогами IV и более низкой категорий до­пускается в одном уровне (переезды) за исключением следующих случаев: если в месте пересечения может быть реализована скорость движения пас­сажирских поездов более 120 км/ч или интенсивность движения составляет более 100 поездов в сутки и если железная дорога проложена в выемке.

На переезде должны быть обеспечены нормы видимости согласно тре­бованиям СНиП 2.05.02-85* "Автомобильные дороги". Переезды должны располагаться, как правило, на прямых участках железных и автомобиль­ных дорог. Пересечения следует устраивать преимущественно под прямым углом. При невозможности выполнить это условие угол между пересекаю­щимися дорогами должен быть не менее 60°.

Рис. 3.26. Свайно-эстакадный мост че­рез ручей с пропуском проселочной дороги (проект железной дороги Ан- жерская — Барзас) См -2760

Однако с учетом строительных затрат и особенно расходов по содержа­нию охраняемых переездов в ряде случаев экономически целесообразна замена переезда путепроводом. Особенно эффективно использование для пропуска дорог водопропускных сооружений (мостов и труб) с соответст­вующим изменением их конструкций, увеличением отверстий и обеспече­нием необходимых габаритов (рис. 3.25 и 3.26) [53].

Обеспечение безопасности движения поездов по крутым затяжным спус­кам. Согласно Правилам технической эксплуатации железных дорог спуск считается затяжным при следующих значениях крутизны и протяженности спуска:

Крутизна, %в 8-10 10-14 14-17 17-20 20 и более

Протяженность, км >8 >6 >5 >4 >2

В зимнее время при метелях и поземках, а также при высоте снежного покрова, превышающей головку рельса, возможно оледенение тормозных колодок, что уменьшает тормозную силу. Поэтому до вступления поезда на затяжной спуск необходимо удалить ледяную корку на поверхности трения тормозных колодок. Это можно осуществить при движении заторможенно­го поезда в режиме тяги со скоростью 30—50 км/ч. Для этого согласно Строительно-техническим нормам [17] перед затяжными спусками, при соответствующем обосновании, следует проектировать участок пути с по­логими уклонами длиной не менее 1,5 км для опробования тормозов в пу­ти следования. Уклон этого участка пути должен быть близок к нулю

/ / / / / - ограничение по допускаемой ско­рости (площадка или подъем по направ­лению движения).

Длина спусков с затяжными ук­лонами круче 20 %о не должна пре­вышать длины, проходимой поез­дом без остановок по условиям на­гревания тормозных колодок и ко­лес подвижного состава. По расче­там ВНИИ транспортного строи­тельства [55] значения наибольшей длины пути, проходимого поездом при длительных торможениях без превышения допустимых темпера­тур нагревания тормозных колодок и колес вагонов, в зависимости от крутизны спуска и скорости дви­жения приведены на рис. 3.27.

Продолжительность непрерыв­ного торможения не должна пре­вышать 30-35 мин, исходя из усло­вий возможной утечки воздуха из рабочих камер воздухораспредели­телей. С учетом этого времени при различных скоростях движения в зависимости от крутизны спуска определена наибольшая длина пу­ти, проходимая поездом по усло­вию неистощимости тормозной системы (см. рис. 3.27).

В случае превышения указанных длин спусков следует предусматри­вать остановку поезда для охлажде-

Рис. 3.28. Продольный водоот­вод в выемках: а — продольный профиль выем­ки длиной менее 400 м; б - попе­речный профиль в конце (начале) выемки, расположенной на площад­ке; в — продольный профиль выем­ки длиной 400 м и более; 1 - про­ектная линия; 2 — профиль дна кювета

ния колес и тормозных колодок, а также отпуска тормозов. При проекти­ровании профиля место этой остановки целесообразно совмещать с пло­щадкой раздельного пункта. В противном случае профиль участка пути для остановки поезда должен удовлетворять требованиям удержания поезда вспомогательным тормозом локомотива (локомотивов) (см. п. 3.7).

Предохранение железнодорожного пути от размыва и затопления. Для вы­полнения этого условия отметка проектной линии на подтопляемых участ­ках трассы должна обеспечивать земляное полотно от затопления даже при очень редко повторяющихся уровнях воды (в среднем один раз в несколько столетий).

На подходах к мостам через большие и средние реки в пределах их раз­лива, а также при расположении трассы вдоль рек, озер, водохранилищ, морей, бровка земляного полотна должна возвышаться над наибольшим уровнем воды с учетом подпора, ветрового нагона и наката волны на откос насыпи не менее чем на 0,5 м. Такое же требование предъявляется к воз­вышению бровки земляного полотна над отметкой подпертого уровня на подходах к малым мостам и трубам. За наибольший в этих случаях прини­мается уровень воды вероятности превышения^[11] 1:300 (0,33 %) на скорост­ных, особогрузонапряженных линиях и линиях I—III категорий, 1:100 (1 %) на линиях IV категории и 1:50 (2 %) на подъездных путях IV категории. На подъездных путях, где по технологическим причинам нельзя прервать дви­жение, в обоснованных случаях вероятность превышения наибольшего уровня воды принимают 1:100 (1 %).

Большое значение имеет предупрежде­ние затопления тоннелей, когда портал тоннеля находится в пределах заливаемой поймы. По СТН Ц-01-95 проектная линия должна обеспечивать возвышение дна во­доотводного лотка тоннеля у портала не менее чем на 1 м (с учетом подпора и вы­соты волны) над уровнем высоких вод ве­роятности превышения 1:300 (0,33 %).

При проектировании продольного про­филя в выемках особое внимание уделяют продольному водоотводу. Его обеспечивают кюветы с продольным уклоном дна, равным уклону бровки земляного полотна. Поэтому для беспрепятственного продольного водо­отвода кюветами проектная линия в выем­ках должна иметь уклон не менее 2 %о. Дну кюветов выемки, запроектированной на площадке, также придается уклон 2 %о. И хотя продольный профиль кюветов при этом устраивается двускатным, а их глубина h в водораздельных точках (рис. 3.28,о) умень­шается до 0,2 м (против глубины, как пра­вило, 0,6 м), при большой длине площадки углубление кюветов по концам выемки
будет столь значительным, что это приведет к существенному увеличению объема земляных работ по сооружению выемки (см. рис. 3.28,6). Поэтому выемки проектируют на площадках только в случае, если длина их / менее 400 м (см. рис. 3.28,а). В выемках длиной 400 м и более вместо площадки проектируют два уклона крутизной не менее 2 %о со спусками в сторону концов выемки (см. рис. 3.28,в). В вечномерзлых грунтах площадки в вы­емках устраивать нельзя независимо от их длины. В этих условиях крутиз­на уклонов выемок должна быть не менее 4 %с.

3.9. Обеспечение бесперебойности движения поездов

Для соблюдения бесперебойной эксплуатации железной дороги сопро­тивление движению поезда нигде не должно превышать расчетных значе­ний, а сила тяги локомотива не должна быть меньше расчетной величины. Поэтому смягчают ограничивающие уклоны при совпадении их с кривыми в плане линии, а также в тоннелях, и проверяют достаточность силы тяги на участках, где снижается мощность локомотива. При проектировании продольного профиля необходимо также обеспечить предотвращение снежных и песчаных заносов пути.

Смягчение ограничивающих уклонов в кривых. При проектировании же­лезных дорог расчетную массу состава определяют из условия, что поезд равномерно движется с расчетной скоростью по прямолинейному участку пути с руководящим подъемом [см. формулу (2.28)]. При совпадении с кривой руководящий и близкий к нему уклоны на затяжных подъемах уменьшают (смягчают) с учетом уклона, эквивалентного дополнительному сопротивлению от кривой так, чтобы действительный уклон проектиро­вания / не превышал / = /_р— i_}.

На участке с затяжным руководящим уклоном /_р = 9 %о (рис. 3.29) вы­делены элементы профиля № 1,3 и 5, расположенные в пределах кривых различных радиусов. Руководящий уклон на этих элементах уменьшен на величину i, = 700/R [см. формулу (2.12)]. При смежных кривых одного ра­диуса элемент со смягченным уклоном может охватывать несколько кри­вых с короткой прямой вставкой между ними (элемент № 7). В этом слу­чае уклон, эквивалентный дополнительному сопротивлению от кривых, определяется по формуле, аналогичной (2.15):

~ 1а

'э =12,2—,

где la — сумма углов поворота кривых, расположенных в пределах элемента про­филя длиной /, м.

№2 №3 N'4

У |>

у-п303 R-2000 К- 630

"то

У-20°03' ________

-гг00!10( у - 28°Ю' L

Х-7200 К-590

Рис. 3.29. Продольный профиль со смягчением руководящего уклона в кривых

Рис. 3.30. Пример смягчения руководящего уклона на участке расположения кри­вой малого радиуса

В случае совпадения затяжного руководящего уклона с кривыми малых радиусов (500 м и менее) учитывают уменьшение коэффициента сцепления колес локомотива с рельсами и вызываемое этим уменьшение расчетной силы тяги (см. п. 2.1). Для компенсации снижения силы тяги руководящий уклон /_р дополнительно (помимо величины i₃) смягчают на величину^[12]

1т ^^K

а.